Воскресенье, 11.12.2016

В помощь радиолюбителю
Приветствую Вас Гость
Главная | Регистрация | Вход
Источники питания » Блоки питания
Переключение обмоток трансформатора лабораторных источников питания. Часть вторая.


 

Николай Петрушов

Электронный коммутатор обмоток трансформатора лабораторных источников питания.

В первой части нашего повествования, была рассмотрена схема коммутатора вторичной обмотки силового трансформатора, выполненная на электромагнитных реле. Для тех, кто мало работает с блоком питания в режиме стабилизации тока, и не изменяет выходное напряжение под нагрузкой - схема вполне подойдёт и прослужит очень долго, но и у неё имеются определённые недостатки.
При регулировке выходного напряжения БП слышны щелчки срабатываемых реле. Так как коммутация обмоток происходит с прерыванием тока, контакты реле могут обгорать, особенно в режиме стабилизации  тока с подключенной нагрузкой.
Всех этих недостатков не имеет электронный вариант коммутатора вторичных обмоток трансформатора ЛБП, рассматриваемый ниже.

Схема электронного коммутатора выполнена на симисторах и работает в режиме вольт добавки. Ей абсолютно всё равно, в какой момент полупериода переменного напряжения включится или выключится симистор, и сколько включится симисторов. Она просто добавляет или уменьшает (но не прерывает) входное напряжение на блок питания, которое зависит от количества включенных симисторов и соответственно выходного напряжения блока питания.
Идея использования вольт добавки, предложенная kotosob-ом с форума сайта "Паяльник", я здесь лишь предлагаю свой вариант её исполнения.

Схема этого варианта коммутатора, так же, как и в первой части, собрана на микросхеме К555ИВ3. Без неё было бы трудно реализовать алгоритм переключения симисторов, да и увеличилось бы количество отводов вторичной обмотки силового трансформатора и используемых в схеме диодов и симисторов, при аналогичных пределах переключений и используемых напряжений.
В силовой части коммутатора используются четыре симистора (соответственно четыре симисторных оптрона) и три диодных моста, которые при применении симисторов в изолированных корпусах, можно установить на общий радиатор.

highslide.js

Схема блока переключения обмоток трансформатора.

Как видно из схемы, она похожа на релейный вариант коммутатора, рассмотренного в первой части.
Для задания порогов переключения, здесь так же используются стабилитроны на рабочее напряжение 6,2 - 6,8 вольт. Лучше конечно использовать стабилитроны на рабочее напряжение 6,8 вольт, тогда пороги переключений будут следующие - 6,8 v; 13,6 v; 20,4 v; 27,2 v; 34 v; 40,8 v.

В электронном коммутаторе используются четыре симистора, которые коммутируют вторичные обмотки силового трансформатора таким образом, что выходное напряжение с моста, подаваемое на вход блока питания (на электролитические конденсаторы фильтра), изменяется от 8-ми до 44 вольт, с пределом изменения в 6 вольт, в зависимости от выходного напряжения блока питания, то есть равняется 8, 14, 20, 26, 32, 38, 44. Необходимое напряжение вторичных обмоток силового трансформатора для данного варианта блока питания, указано на схеме силовой части коммутатора.
С таким коммутатором можно построить блок питания с выходным напряжением, изменяемым от 0 и до 40-45 вольт, с током нагрузки 5-10 ампер с хорошим КПД во всём диапазоне выходных напряжений.

highslide.js

Схема силовой части.

Если в фильтре блока питания применить электролитические конденсаторы на рабочее напряжение 80 вольт, то можно построить блок питания, максимальное выходное напряжение которого, может достигать 55-65 вольт.
Для этого необходимо будет намотать силовой трансформатор, первые три секции которого (I, II, III) имеют выходное напряжение по 8 вольт, две последующие (IV, V) по 16 вольт, соответственно проводом, рассчитанным на необходимый ток нагрузки. Напряжения, подаваемые на вход блока питания в этом случае будут следующие - 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56 вольт. Так же все стабилитроны необходимо будет заменить на стабилитроны с напряжением стабилизации 7,5 - 8,2 вольта, для расширения порогов переключения электронного коммутатора.

Работа электронной схемы, аналогична схеме релейного коммутатора, описанного в первой части, а силовая часть работает следующим образом.
Если выходное напряжение БП не превышает 6,2-6,8 вольт (рабочее напряжение стабилитрона), то все симисторы закрыты, и на вход БП поступает напряжение 8 вольт с III-части вторичной обмотки силового трансформатора. При повышении выходного напряжения, открывается первый стабилитрон, на выходе 1 (вывод 9) микросхемы К555ИВ3 появляется логический ноль, загорается светодиод оптрона U3, открывается симистор VS3. К диодам второго моста VD9-VD10 подключается II-часть вторичной обмотки и к 8-ми вольтовой обмотке добавляется 6 вольт. В итоге выходное напряжение повышается на 6 вольт (8+6). Выпрямительные диоды VD7-VD8 при этом запираются поступающим на них повышенным обратным напряжением с диодов VD9-VD10 и исключаются из работы. В дальнейшем при повышении выходного напряжения БП, открывается второй стабилитрон. На выходе 2 (вывод 7) микросхемы К555ИВ3 - появляется логический ноль, на выходе 1 (вывод 9) - логическая единица. Загорается светодиод оптрона U2, симистор VS2 открывается, а светодиод  оптрона U3 гаснет и симистор VS3 - закрывается. В работу вступают диоды VD3-VD4 (и VD7-VD8), которые запирают диоды VD5-VD6. К 8-ми вольтовой обмотке добавляется 12 вольт, а 6 вольт (VS3, VD9-VD10) отключается. Итоговое напряжение на входе БП повышается ещё на 6 вольт (8+12). В дальнейшем при повышении выходного напряжения БП - симисторы VS1-VS3 (точнее будет VS3-VS1), срабатывают в двоичном коде и напряжение ступенями по 6 вольт повышается до максимума. Последним открывается симистор VS4. При уменьшении выходного напряжения блока питания, всё происходит в обратном порядке.

Зарубежные аналоги для микросхемы К555ИВ3, как указывалось в первой части - 74LS/HC/HCT 147.
В качестве диодных мостов (VD1-VD4, VD5-VD8, VD9-VD12) и силовых симисторов, можно применить любые симисторы и диодные мосты, а так же отдельные диоды, рассчитанные на требуемый ток и соответствующее напряжение. В качестве транзисторов - любые маломощные транзисторы. Оптроны так же можно применять любые из имеющихся, но только симисторные. транзисторные и диодные не подойдут. Можно вместо них в крайнем случае поставить и маломощные электромагнитные (герконовые) реле. Резисторы по 330 ом, которые включены последовательно со светодиодами оптронов в этом случае исключаются, а контакты реле подключаются вместо симисторов оптронов.


 

Категория: Блоки питания | Просмотров: 36161 | Добавил: spb-nik

Понравилась статья - нажми на кнопку!

Мне нравится!

Всего кликов: 68

Назад

Поделись с друзьями:




Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться или войти на сайт под своим именем.


Всего комментариев: 7
* * 7) Добавил: spb-nik Николай (14.05.2015 23:37) [Материал]

Цитата из статьи

Цитата
Схема электронного коммутатора выполнена на симисторах и работает в режиме вольт добавки. Ей абсолютно всё равно, в какой момент полупериода переменного напряжения включится или выключится симистор, и сколько включится симисторов.

* * 6) Добавил: TANGO Олег (14.05.2015 18:54) [Материал]

Допустимо ли применение оптопар с системой коммутации нагрузки в момент перехода сетевого напряжения через ноль (ZCC)?

* * 5) Добавил: TANGO Олег (11.05.2015 11:23) [Материал]

Вот теперь понятно. Большое спасибо за разъяснение.

* * 4) Добавил: spb-nik Николай (10.05.2015 23:19) [Материал]

Вы статью внимательно читали - как работает схема?
Посмотрите например эту схему, которая часто приводилась на разных ресурсах и управлялась МК, и представьте себе, а ещё лучше - временно замкните перемычками два любых симистора, то есть создайте условие, когда один симистор ещё не успел закрыться, а другой уже открылся.
Что у Вас получится в этом случае ohmy
Думаю объяснять не нужно.

Теперь посмотрите схему, приведённую в статье и создайте там такое условие, хоть на всех симисторах сразу.
Что у Вас получится?
При замыкании (открытии) симисторов с большим выходным напряжением - выпрямительные диоды симисторов с меньшим выходным напряжением, просто запрутся обратным напряжением с выпрямительных диодов - у которых большее выходное напряжение.
В итоге напряжение на выходе просто повысится (добавится).

А то, что если вдруг симисторы не выдержат токовых перегрузок, то есть например в режиме стабилизации (ограничения) тока - так нужно ставить детали с запасом по мощности. То есть, если планируете снимать ток в районе 5-ти ампер - ставьте симисторы на ток не менее 10-ти (а ещё лучше 16-ти) ампер.

* * 3) Добавил: TANGO Олег (10.05.2015 19:56) [Материал]

Насколько я знаю, в электронном варианте переключателя не решена проблема выгорания симисторов. Как с этим обстоят дела в вашей схеме?

* * 2) Добавил: spb-nik Николай (30.09.2013 12:24) [Материал]

Можно, в соответствии с её цоколевкой, и посадить на землю вывод 5.

* * 1) Добавил: nik-pnn Николай (30.09.2013 11:29) [Материал]

Здравствуйте!
А подскажите пожалуйста, можно вместо микросхемы К555ИВ3, поставить К555ИВ1?
Спасибо.